基坑地铁车站结构耐久性防水关键节点的控制

杨丽爱

【摘 要】本文针对地铁车站结构防水等级划分展开分析，结合影响结构耐久性防水性因素，内容包括混凝土碳化、硫酸盐侵蚀、氯离子侵蚀、盐类结晶侵蚀等，通过研究采用全外包防水结构、结构计算模式分析、施工缝防水节点处理、结合部防水处理、适当增加保护层厚度、引入高性能混凝土等节点控制内容，其目的在于优化基坑地铁车站结构性能，延长基坑地铁车站的使用寿命。

【关键词】地铁车站;混凝土结构;盐类结晶

地铁车站与区间隧道属人员密集、机电设备较多的场所，防水设防等级较高，如车站要求达到 1 级防水标准，区间隧道要求达到 2 级防水标准。为此，防水材料要与地铁工程的结构形式、各类施工法（包括明挖顺作、盖挖顺作、盖挖逆作、矿山法、盾构法等多种工法及多类基坑开挖技术）相适应。目前，随着轨道通建设在全国各大城市空前快速与全面地展开，相关防水技术获得了长足的进步，结合作业区域实际情况，选择恰当的作业方法，对于提升地铁车站结构稳定性有着积极地意义。

1 地铁车站结构防水等级划分

根据地下结构的重要性和防水要求，《地下工程防水技术规范》一般把地下结构分为4个等级。而地铁车站在施工期间需要遵循Ⅰ级和Ⅱ级防水标准，相关内容如下：（1）Ⅰ级标准要求结构表面不允许出现渗水的问题，同时结构表面不能出现湿渍的情况;（2）Ⅱ级防水标准要求结构整体不允许出现渗水的情况，而结构表面存在着少量湿渍，同时每一百平方米防水面积上锁出现的湿渍情况不能超过2处。在具体的施工过程中，需要做好结构自防水相关工作，并以此为基础来细化防水节点，从而提升地铁车站整体的防水性能。

2 影响结构耐久性防水性因素

2.1 混凝土碳化

所谓混凝土碳化是指混凝土中所含有的化学物质在和环境二氧化碳相互作用下，使得结构本身的理化性质发生较大程度改变，从而影响到结构本身的耐久性。混凝土整体呈碱性，在遇到酸性气体时，会发生中和反应降低混凝土本身的碱性。而碱性强度的下降会改变钢筋原有的钝化形态，此时结构原有的钝化膜也会开始出现破损，这也使得钢筋结构出现锈蚀的状态，影响到结构的承载强度和防水性能。

2.2 硫酸盐侵蚀

我国许多地区都存在着硫酸盐腐蚀的情况，其主要的腐蚀原理在于，硫酸根在进入到混凝土内部之后，会和水泥的固相之间发生化学反应，从而生成难溶的钙矾石和二水石膏。另种化合物在遇到水分时会开始逐渐膨胀，从而使混凝土出现破损的情况。而且硫酸盐还会在反应过程中产生较大的内部应力，沿着混凝土内部脆弱的部位开始蔓延，由最初的小裂隙逐渐扩大为裂缝，从而降低混凝土结构的防水性和整体性。

2.3 氯离子侵蚀

在混凝土耐久性因素当中，氯离子带来的腐蚀种类繁多，其内容包括了破坏钢筋钝化膜、进行电极腐蚀、去极化作用等，以电极腐蚀为例，氯离子存在的情况下，会融入水分子中形成电解质溶液，钢筋中的铁元素在电极腐蚀作用下，会失去电子形成游离态二价铁离子，此时氯离子会与亚铁离子在潮湿环境下发生化学反应，生成绿锈，其保水能力更强，从而使腐蚀范围进一步扩大，影响到混凝土结构的整体质量。

2.4 盐类结晶侵蚀

结合以往的施工经验可以了解到，混凝土属于多孔材料，对于一些容易溶解在盐类在吸湿后都容易沿着孔隙渗入到结构内部。而且在毛细作用下，含盐溶液会沿着内部孔隙提升到混凝土的迎空面当中，此时水分会在蒸发作用下逐渐散失，这也使得溶液浓度开始不断增加，侵蚀效应强度也在不断提升。

3 车站结构耐久性防水关键节点分析

3.1 采用全外包防水结构

从目前的施工情况来看，在地铁车站结构施工过程中，常用的施工形式包括叠合墙结构和复合墙结构，前者是在施工时将围护结构和内衬墙组合在一起，使其可以形成一个整体，满足剪力传递的基础需求。而后者是施工时将围护结构和主体侧墙分开进行设置在一起，在两者中间铺设防护层，相互之间不存在剪力传递，属于相对独立的结构体系。在对结构体系进行选择时，可以结合区域基础环境来进行评估，如果区域地下水丰富度较高，可以优选复合墙体来作为防水结构，适当增加防水层和结构厚度，提升其防水性能。若区域地下水丰富度较低，则可以选择造价较低的叠合墙，起到降低工程作业成本的作用。

3.2 结构计算模式分析

在结构应用过程中，也需要注重结构计算模式的应用，结合计算模式分析结果来确定相关参数信息的合规性。在具体计算中，多采用阶段计算的方法，将地下连续墙作为基坑开挖时所用的挡土和挡水结构，同时将其和主体结构关联在一起，共同来分担结构带来的水土压力，建立相对应的有限元模型，对于模型中应用参数进行分析，同时对其进行优化处理，降低结构应用过程中可能存在的潜在隐患。

3.3结合部防水处理

在结合部防水处理过程中，也需要注意以下几部分内容：（1）在主体结构结合部处理过程中，多采用设置施工缝或变形缝来完成结构处理，以设置变形缝处理为例，在车站连续浇筑作业期间，直接浇筑到第一道变形縫位置，期间不再设置施工缝，施工结构的整体性较强，而且具备了较强的连续性，在很多地铁工程中得到了良好应用。（2）在对通道口位置处的地墙进行凿除时，需要提前做好相应的保护措施，如临时支护、锚杆支护等。（3）对于注浆管和防水条进行合理搭配，控制好注浆期间的注浆压力和注浆速度，确保浆液能够顺利填充到渗水孔隙当中，以提升结构的整体性和防水性[1]。

3.4 适当增加保护层厚度

基于现有研究资料可以了解到，保护层厚度与混凝土结构耐久性之间存在着较大的关联性，具体关系可归纳为以下几点：（1）钢筋在钝化效应时效后，其腐蚀时间和保护层厚度的平方呈正比例关系;（2）保护层的厚度每增加10mm，那么钢筋材料的失重率可以下降20%-25%;（3）保护层的厚度每增加10mm，混凝土结构的透氧量也将提高5%-15%。基于此上述得到的应用结论在，在实际处理过程中，可以结合作业环境的实际情况来适当增加保护层厚度。一般情况下，可以借助有限元模型分析结果来确定具体的加厚量。除此之外，一些主要承重结构，如主强、侧墙需要安装在主筋结构的内侧，使保护层可以更好地发挥出应用价值[2]。

3.5 引入高性能混凝土

通过引入高性能混凝土，可以提升混凝土结构自防水性能，从而提升地铁车站结构的文定性。在高性能混凝土的选用过程中，其内容主要包含水泥材料选择、水化热控制等方面，同时也需要对混凝土拌和比例进行控制，使其可以满足建筑工程的基础需求。例如，现阶段很多地铁车站工程都在使用膨胀混凝土进行作业，该混凝土具备稳定性强、结构内部气泡少、空隙小等优点，对于富水地区可以将此混凝土作为主体施工材料，以确保结构本身的稳定性和耐久性[3]。

4 结束语

综上所述，在地铁车站结构作业期间，确保其耐久性和防水性属于非常重要的工作内容，基于降低结构耐久性常见因素，拟定合理的节点控制措施，一方面，可以确保各环节施工活动的顺利进行，降低潜在问题的发生几率;另一方面，能够提升地铁车站工程的整体性，延长地铁工程本身的使用寿命。

参考文献：

[1]肖勤.滨海地区地铁车站结构耐久性设计研究[J].中国建筑防水，2019（12）：122-128.

[2]朱祖熹.地铁防水工程存在的若干问题与对策[J].中国建筑防水，2019（18）：111-117.

[3]张健超.基坑地铁车站结构耐久性防水关键节点的控制[J].交通与运输（学术版），2018（02）：97-100.

（作者单位：益阳市赫山区人民政府）